Введение

Здание и сооружение проектируют на основания задания, на проектирование в котором изложены требования и условия, предъявляемые к объекту проектирования. Размеры несущих конструкций зданий и сооружений определяют из условия прочности, деформативнасти и трещинастойкости. Также должна быть обеспечена устойчивость конструкций и их элементов, пространственная не изменяемость сооружения в целом.

При проектировании железобетонных конструкций, как правило, следует применять такие конструктивные решения, которые отвечали бы требованиям индустриализации и экономичности строительства. Должны учитываться условие района строительства: вид и качества заполнителей бетона, наличие заводов по изготовлению сборных железобетонных конструкций, оснащённость строительства машинами и механизмами (транспортными и подъёмными средствами и т.д.

Конструкции зданий и сооружений состоят из отдельных частей и элементов, имеющих различное назначение и различно работающих под нагрузкой. Так, несущие конструкции покрытия здания несут нагрузку от кровли и снега и работают на изгиб; междуэтажное перекрытие несут нагрузку от веса людей, оборудования, материалов, изделий, также работают на изгиб; колонны поддерживают покрытия и междуэтажное перекрытие и работают на сжатие и предавая нагрузку на фундаменты.

Основные вертикальные и горизонтальные несущие элементы здания - колонны и ригели (балки) перекрытий образуют остов здания который называют каркасом.

Плоские пустотные панели (настилы) применяют главным образом в гражданском строительстве когда надо получить гладкие потолки. Такие панели изготавливают с круглыми и овальными пустотами. Панели имеют конструктивную арматуру из сварных сеток и каркасов, а рабочую- предварительно напряженную.

Отдельные фундаменты наиболее распространённые из всех типов фундамента благодаря простоте конструкций и экономичности. Основным материалом для фундаментов является железобетон. Его применение позволяет значительно уменьшить глубину заложения фундамента, т.к. при одной и той же площади подошвы фундамента, определяемой нагрузкой и сопротивление грунта, высота фундамента может быть значительна уменьшена. Железобетонные фундаменты применяются под колонны, ленточные фундаменты - под стенами.

Фундаменты по колонны имеют квадратную форму при центральном заграждении. Их армируют по подошве сварными сетками из стержней периодического профиля. Диаметр стержня не менее 10мм, шаг – не менее 100мм. Защитный слой бетона для арматуры фундаментов должен иметь 70мм. Сборную колонну соединяют с фундаментом посредствам заделки колонны в специальные гнезда-стаканы, оставляемые в фундаментах при их бетонировании. Глубина заделки колонны прямоугольного сечения стакан фундамента должна быть не менее большего размера поперечного сечения колонны;

Одиночные железобетонные фундаменты под колонны должны иметь такие размеры и такое армирование, при которых не возникали бы опасные для конструкции здания осадки и была бы обеспечена надлежащая прочность фундамента.

Колонны могут быть сплошными - прямоугольного сечения и сквозными - двухвет-вевыми. Сплошные колонны применяют при кранах грузоподъёмностью до 30т и высоте здания до 10,8м, сквозные - при кранах грузоподъемностью свыше 30т и высоте здания более 10,8м. Колонны прямоугольного сечения просты в изготовлении.

1 Компоновка балочного сборного перекрытия

1. Конструктивные схемы зданий

Балочные сборные перекрытия состоят из плит перекрытия и поддерживающих их ри­гелей (балок), образующих вместе с колонами несущий каркас здания. Направление ригелей может быть продольным или поперечным. В зданиях с неполным каркасом ригели в крайних пролетах опираются на наружные несущие стены и промежуточные опоры - колонны. Ригели перекрытия вместе с колоннами образуют рамы. Количество пролетов перекрытия зависит от назначения здания и может составлять в поперечном направлении от двух-трех пролетов в жилищно-гражданских зданиях до пяти-шести пролетов в промышленных зданиях. В продоль­ном направлении количество пролетов определяется в зависимости от общей длины здания, расстояния между температурными швами и размеров продольных пролетов.

Выбор колонн, установление количества пролетов и направление ригелей представляет собой задачу компоновки конструктивной схемы перекрытия. В процессе проектирования ком­поновка конструктивной схемы перекрытия производится в зависимости от ряда факторов:

Назначение здания: следует принимать во внимание назначение здания, его архитек­турно - планировочное решение, величину полезной нагрузки и технические требования по расстановке оборудования. Общая компоновка конструкции всего здания: при необходимости обеспечить пространственную жесткость здания в поперечном направлении рамами с жесткими узлами принимают поперечное направление ригелей. Продольное направление ригелей назна­чают преимущественно в жилищно-гражданских зданиях (по планировочным соображениям).

Технико-экономические показатели конструкции перекрытия: конструктивная схема перекрытия должна быть скомпонована так, чтобы получить наиболее экономичное решение, при котором объем бетона и вес арматуры был бы наименьшим. При этом следует учитывать еще и такие технико-экономические требования, как необходимость установления минимально­го количества типоразмеров плит и ригелей перекрытия, с предельно увеличенным весом и габаритами.

1.2 Конструкция плит

Железобетонная плита состоит из двух составляющих: бетона и напрягаемой арматуры. Бетон для железобетонной конструкции должен обладать рядом качеств, таких как: необходи­мой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой, достаточной плотностью (непроницаемо­стью) для защиты арматуры от коррозии. Арматура в свою очередь должна обладать: высокой механической прочностью, высокой стойкостью к коррозии, высокой усталостной прочностью и т.д.

Для уменьшения расхода материалов и уменьшения их собственного веса, плиты пере­крытий изготавливают облегченными (пустотными). Это достигается методом удаления бетона из слобонапряженных зон или с применением легких и ячеистых бетонов. Общий принцип проектирования плит перекрытий любой формы поперечного сечения, состоит в удалении возможно большего объема бетона из растянутой зоны с сохранением вертикальных ребер, обеспечивающих прочность элемента по наклонному сечению

Пустоты не только снижают массу самой плиты, но и уменьшают вибрацию, возбуж­даемую ходьбой; положительно влияют на шум, то есть они его попросту не пропускают. Если в цельных плитах звук с легкостью проходит сквозь бетон, то в плитах перекрытия он сталки­вается с воздушной прослойкой и гладкой поверхностью пустот внутри плиты, которые прак­тически полностью глушат звук, проходящий с верхних этажей на нижние.

1.3 Данные для расчета

• размер здания в плане 16,1 х 39,8 метра;

• шаг колонн средних рядов 5800 мм, крайних рядов 5400;

• пролет среднего ряда колонн 5400 мм, крайнего ряда 5350 мм;

• конструкция стен кирпичная 510 мм;

• ширина многопустотной железобетонной плиты 1000 мм;

• нормативная полезная нагрузка 5,1 кН/м ;

- высота этажа 4,2 метра;

- количество этажей - 5;

- район строительства город Полоцк;

- грунты - песок.

Рисунок 1 – Схема расположения элементов перекрытия

2. Расчет многопустотной плиты перекрытия с предварительным напряжением

2.1 Расчетный пролет и нагрузки

Расчетный пролет плиты среднего ряда принимается равный расстоянию между осями опор при опирании плит на полки ригеля таврового сечения, в данном случае расчетный пролет составит:

1₀ = 1 - 2 х 100 - 2 х 20 - 80/2 - 80/2

1₀ = 5800 - 2 х 100 - 2 х 20 - 80/2 - 80/2 = 5,48 мм.

Нагрузка на плиту перекрытия складывается из постоянной нагрузки, в которую входят собственный вес перекрытия с конструкцией пола и переменная нагрузка.

Подсчет нагрузки на 1м² плиты сводим в таблицу 1

Таблица 1 – Нормативная расчётная нагрузка

Вид нагрузки	Нормативное значение нагрузки Кн/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетное значение нагрузки Кн/м2
Постоянная Керамическая плитка ρ=220 кг/м3, δ=20мм. Цементно-песчаный раствор ρ=1800 кг/м3, δ=15мм. Железобетонная плита. ρ=2500 кг/м3, δ=220мм.	2200 х 10 х 0,02=0,44 1800 х 10 х 0,015=0,27 25 х 0,14=3,51	1,35 1,35 1,35	0,594 0,3645 4,7385
Всего	4,22		5,697
Временная	5,1	1,5	7,65
Итого	9,32		13,35

При номинальной ширине плиты 1,0 нагрузка на 1м плиты составит:

q_d=q x b= 13,35 х 1,0 = 13,35 Кн/м².

где: q- нагрузка на 1м².

b- ширина плиты.

Расчетная схема плиты представляет собой однопролётную свободнолежащую балку без учёта частичного защемления, загруженную равномерно распределённой нагрузкой от собственного веса, веса конструкции пола и переменной полезной нагрузкой (рис 2).

Рисунок 2 – Расчетная схема плиты

M_sd = q_d x l_o/8 = 13,35 х 5,48²/8 = 50,11 Кн/м²

V_sd = q_d x l_o/2 = 13,35 x 5.48/2 = 36,579 Кн

2.2 Установление размеров сечения плиты

Высота сечения плиты устанавливается из условия жесткости.

h = х h_o = 0.333333 x 5.48 =182.67мм

Принимаем плиту высотой 220мм. Тогда рабочая высота сечения при с=30мм составляет: d= h – c; d=220 – 30 =190 мм.

Принимаем пустоту , толщина промежуточных ребер 26 мм, следовательно количество отверстий равно

n = = 5.35

Принимаем 5 отверстий, тогда число промежуточных ребер 4, ширина крайних ребер равна

= 45,5мм

При боковых срезах 15 мм, толщина крайних ребер составит

45,5 – 15=30,5 мм

Ширина плиты вводимая в расчет принимается из условия заделки швов между плита­ми, т.е. при достаточной заделке швов в расчет вводится номинальная ширина плиты. При отсутствии требуемой заделки в расчет вводится конструктивная ширина верхней полки, что и принимаем в данном курсовом проекте.

b^`_f = 990 – 2*15 = 960 мм

При расчете сечения средней плиты ее поперечное сечение заменяем эквивалентной двутавру. Для чего вычисляем размер эквивалентного квадрата.

h = 0,9 * ; h = 0,9 * 159 = 143,1 мм

Толщина полок составит

h`_f = = 3,85, принимаем толщину полок 3,85 см

Приведенная суммарная ширина ребер будет равна

b_w = 96 – 5*14,31 = 24,45 см

Рисунок 3 – Расчетное сечение плиты замененное двутавром